宁夏扬黄罐区泵站水泵检修运行控制的优化与改造设计研究

宁夏扬黄罐区 泵站水泵检修运行控制的优化与改造设计研究

徐继玥

宁夏固海扬水管理处，宁夏中宁 755100

【摘要】文章以宁夏杨黄管区扬水泵站检修水泵运行控制的优化与改造设计研究进行讨论。首先对宁夏杨黄管区泵站检修水泵运行现状进行讨论，揭示目前水泵设备运行现状及不足，其次针对设备老化等一系列问题提出优化措施。

【关键词】扬水泵站；泵站检修；水泵运行；改造设计

引言：扬黄灌区在解决我国宁夏南部山区区域干旱缺水少雨问题及促进地方经济发展上具有深远意义。扬水泵是扬水灌溉工程的重要组成部分，水泵运行控制的优化及更新改造设计长期以来都是社会讨论及相关学者积极研究的高发区域。宁夏固海扬水作为宁夏最早一期的提灌工程，在稳定地方农业发展及保护生态效应上具有现实意义。但从实质角度上来看，因工程建设时间跨度较大，同时部分设备存在老化严重等问题，严重制约着扬水泵站的可持续化发展。据此，本文以宁夏扬水泵站检修水泵运行控制的优化与改造设计研究进行研究，旨在为我国相关工作者提供理论指导与帮助。

1宁夏扬水泵站的检修与水泵运行现状

以固海扬水工程为例，固海扬水是宁夏大型的一项提灌工程，总扬程3514.21m，扬程464.284m，设计流量20m³/s，于1986年全线贯通。自投入运行后，承担了大量的调流工作，其年运营周期较大，设备运行效率低，抗磨蚀性能低，抽水泵站的能源利用率每年都在增长，运行和管理成本也在逐年上升，部分设备的带电、隐患频发，严重地制约着泵的安全和经济效益的发挥。由于泵站水泵老化现象十分严重，运行时间长，性能下降。对叶轮和密封环等易损零件进行大修时，仍能进行替换，但在泵壳处的高压区，强空腐蚀区域损坏较多，出水蜗壳磨蚀严重，隔舌面破损或磨削，流动通道几何形状发生变化，泵内部损耗增加，泵转子零件磨损加速，维修量逐年提升。此外，从实质角度上来看，因当时水泵选择范围较小，受困于当时条件，以固海系四级扬水泵站为例，当时选择的32sh-19型水泵15台，年维修量大且维护周期短，设备效率低，需要大量靠补焊和涂护。于2010年对机电设备进行改造后，设备效率进一步提升。近几年通过6+1设备的更新改造，效率大幅提升，叶轮的运行时数也不断攀升。

2 优化与改造设计研究

2.1优化水力模型

不同地区的灌溉排水条件也不同，在设计时应充分重视对泵的各项性能的影响。在泵配件的替换上针对现有的泵机存在着严重的陈旧问题及超过了设备的寿命。一些泵部件无法进行修理，就算对其进行修理起造价成本也很高，据此可以针对水泵的具体工况进行替换，从而避免水泵经常出现的零件失效，保证水泵安全高效运行^[1]。

2.2优化转速

在对水泵的调速进行调整时，必须综合考虑相应的因素。根据已有的水泵型号和泵站的配合情况来调整泵的速度。通过电机与泵之间的传递模式与机理合理地实现电机的旋转速度，在选用水泵时应注意以下几点。首先要选用能满足灌溉流量与实际灌溉面积相符的且和级间匹配的新型泵；其次选用的泵要寿命长、工作效能高、操作费用低，同时该系统在运行时能耗较小，可以达到对有限能量资源的最佳使用。以设计流量、节能需求为主，选用合适的机型。继兼顾上下游又以整体作为联结方式，选取一些表现更佳的水泵。在实际考察中需精确地知道这些泵在设计扬程下的实际流量及流速，以及抗磨蚀性能。从而精确地计算出泵站的水泵数目，并对其中的扬程进行必要的检验。此外，根据所选择的水泵设定相应的泵台数及工况，确保水泵在净扬程下的工作效能。通过比较，选择最经济、效能高的水泵^[2]。当泵的扬程波动很大时，可以选择变频调速泵的。

2.3优化叶片

在泵的工作状态下，通过在泵内设置一个可调整的桨叶，可以实现对其工作状态的调整。通过这种方式，可以合理调整泵的出水量，减少泵的能耗，从而充分地反映泵站的节电特性。而大型、中型轴流泵、混流泵，则采用半规管调节刀片的角度，并与改装前后的泵进行比较，与改装前后的参数进行比较，确定两者的配合程度。同时也可以改善泵的操作安全。另外，在对桨叶倾角进行优选时，应适当地选取合适的桨叶调节方式。一般在叶片的直径不超过0.85米时，要精确地调整整个机组的结构是很困难的，可以采用半调式的^[3]。

具体设计中，首先根据最小流量Q_min及最大净扬程H_st1确定D点，根据最大流量Q_max及最小净扬程H_st2确定E点，继而分别过D、E两点作切销抛物线，同时找出切削抛物线及水泵特性曲线的焦点D`E`最后利用切削定理分布得出D、E两点所需要的叶轮直径，取其最大作为切削叶轮的主要依据。此外，在D、E两点与Q—H曲线距离存在显著差异时，应计算得出距离相对较近的叶轮直径。同时如E｀超出高效范围且位于B点右侧，那么可以说明E点纵坐标低于切削抛物线OB及Q_max的焦点F，这种情况下需对D、F两点所需叶轮直径展开比较。如图1所示。

图1 叶片优化设计

3结语

综上所述，本文针对目前宁夏扬黄罐区泵站检修水泵运行现状及不足提出解决措施，针对水泵的具体工况进行替换，从而避免水泵经常出现的零件失效保证水泵安全高效运行；根据所选择的水泵设定相应的泵台，精确地计算水泵在不同的扬程作用下的工作效能。通过比较，选择最经济的水泵；最后利用切削定理分布得出D、E两点所需要的叶轮直径，取其最大作为切削叶轮的主要依据，对水泵叶片进行合理优化。

参考文献

[1]李晓刚.扬水泵站变频变压供水自动调配系统[J].水利技术监督,2021(09):49-52.

[2]李晓刚,潘自林.扬水泵站中变频器机组闭锁设计的应用[J].河南科技,2021,40(18):35-37.

[3]孙玉涵,郑莉玲,张新伟.大水位变幅下库区取水泵站水泵机组变频调速研究[J].灌溉排水学报,2019,38(S2):91-95.